Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича

Курсовой проект по дисциплине схемотехника аналоговых электронных устройств (САЭУ)

На тему: «Проектирование усилителя-фотоприемника ВОСПИ»

Выполнил: Жуков Федор Дмитриевич

Факультет РС, ТВ и МТ

Гр. РТ-101

Проверил: доц. Никитин Ю.А.

Санкт-Петербург

2013

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине схемотехника аналоговых электронных устройств (САЭУ)

Проектирование усилителя-фотоприемника ВОСПИ

Содержанием курсового проекта является проектирование широкополосного RC-усилителя, источником сигнала которого является генератор тока. Подобные усилители находят широкое применение не только в оптической связи, но и в видеоаппаратуре, а также в блоках управления радио- и видеотехникой. Особенность проектирования заключается в том, что по ряду показателей – стабильности коэффициента усиления, динамическому диапазону входных сигналов и полосы пропускания – к усилителям предъявляются достаточно высокие требования.

1. Техническое задание варианта

Вариант 074

Параметры полевого транзистора

Таблица 1

№	Тип транзистора	Начальный ток стока Ic нач, мA	Крутизна макс. Smax, мA/B	Напряжение отсечки Uотс, B
0	КП 307А	6	9	–1,5

Напряжение затвор–исток для всех транзисторов принимаем U_ЗИ = –1 В.

Входная емкость C_ЗИ = 5 пФ, проходная емкость С_ЗС = 1,5 пФ.

Параметры биполярных транзисторов малой мощности типа n-p-n

Таблица 2

№	Тип транзистора	Рк, мBт	Uкэ max, В	Iк max, мA	h21max	h21min	fт, МГц	Ск, пФ	τк, пс
7	КТ315А	150	25	100	120	30	270	7	150

Величина напряжения источника питания E₀, величина действующего значения выходного напряжения U_2н и полосу пропускания и

Таблица 3

№	Источник питания Е0, В	Выходное напряжение U2н, В	Нижняя частота , кГц	.Верхняя частота , МГц
4	9	2	20	1

Тип микросхемы AD1 операционного усилителя (ОУ)

Таблица 4

Третья цифра в зачетной книжке	Тип ОУ	Частота единичного усиления f1, МГц	Коэффициент усиления ОУ, дБ
Четная	OPA622	250	80

Конденсаторы С1–С8 выбираются равными 1…5 мкФ.

Ток источника сигнала I_m1 = 1 мкА. Сопротивление внешней нагрузки R_2н = 3 кОм.

2. Описание принципиальной схемы

Принципиальная схема усилителя представлена на рис. 1. Усилитель состоит из предварительных каскадов и основного усилителя. Источником сигнала является ток фотодиода V1. Даже когда свет падает на фотодиод V1, его внутреннее сопротивление при фототоке I_m1 = 1 мкА остается большим. Вследствие этого источник сигнала является генератором тока. Элементы С1, R2 образуют развязывающий фильтр по цепям питания (Е₀).

Рис. 1. Принципиальная схема усилителя

3. Расчет элементов схемы по постоянному току

Расчет элементов начинаем с обеспечения режимов работы фотодиода и транзисторов по постоянному току. Схема усилителя по постоянному току представлена на рис. 2, где показаны только те элементы схемы, по которым протекают постоянные токи.

Рис. 2. Схема транзисторной части усилителя по постоянному току

Предварительный расчет резисторов по постоянному току Предварительный расчет резисторов диода v1

а) б)

Рис. 3. Принципиальная схема цепей питания фотодиода (а) и его типовая вольт-амперная характеристика (б)

Выберем напряжение анод-катод фотодиода |U_ак| < E_0, U_ак =6 В.

Тогда на резисторах (R1 + R2) должно быть падение напряжения, равное E₀ – U_ак=3В.Задав напряжение на аноде U_а = 0,1E₀=0.9 В, определяем по закону Кирхгофа напряжение на катоде U_к = U_а + U_ак=0.9+6 =6.9 В. Теперь, зная фототок, вычисляем сопротивления резисторов R1 и R2:

R1 = U_а/ I_m1=0.9/10^(-6)=0.9·10^6 Ом;

R2 = (E₀ –U_к)/ I_m1=(9-6.9)/10^(-6)=2.1·10^6 Ом

Сопротивление фотодиода постоянному току в этой точке с координатами (I₁, U_ак) R_Д = U_ак/I₁=6/(1·10^(-6)) Ом

Рассчитанные сопротивления резисторов R1, R2 выбираем в соответствии с номинальным рядом (табл. 4).

Таблица 4

Класс точности, %	Шкала номинальных значений сопротивлений и емкостей
5 10			10 10	11	12 12	13	15 15	16	18 18	20	22 22	24	27 27	30	33 33	36	39 39	43	47 47	51	56 56	62	68 68	75	82 82	91

Теперь R1 =910 К Ом ; R2 =2.1·10^6 Ом